一种耐高温抗老化钢丝绳及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种耐高温抗老化钢丝绳，包括一组合绳芯以及一外层股，所述外层股螺旋包捻所述组合绳芯，所述外层股外设置有一阻水层，所述阻水层外设置有一相变层，所述相变层外设置有一碳纤维层，所述碳纤维层外设置有一耐老化橡胶保护层。本发明专利技术通过对钢丝绳设置相变层和耐老化橡胶保护层，提高了钢丝绳对于高温条件，紫外线强等恶劣环境的适应性，防止钢丝绳在高温环境下软化，产生形变，从而导致钢丝绳的力学性能大大下降，带来安全隐患。带来安全隐患。带来安全隐患。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温抗老化钢丝绳及其制备方法


[0001]本专利技术涉及钢丝绳
，具体涉及一种耐高温抗老化钢丝绳及其制备方法。

技术介绍

[0002]钢丝绳是将力学性能和几何尺寸符合要求的钢丝按照一定的规则捻制在一起的螺旋状钢丝束，由钢丝、绳芯及润滑脂组成。钢丝绳的强度高、自重轻、工作平稳、不易骤然整根折断，工作可靠，在日常生活中具有广泛的应用。由于钢丝绳的独特性能，迄今为止钢丝绳在冶金、矿上、石油天然气钻采、机械、化工、航空航天等领域都是必不可少的材料或部件，因此，钢丝绳的质量也被多个行业所关注。
[0003]目前随着钢丝绳的用途越来越多样化，对钢丝绳各方面的特性要求也越来越高。针对一些特定工作场合，使用的钢丝绳也有不同的要求，丝绳的应用环境非常广泛，特别的一些钢丝绳的使用环境温度较高，如工业生产环境，沙漠等部分超高温地区。这就要求钢丝绳的耐高温性能良好，防止钢丝绳断裂。特别的，在高温环境条件下钢丝绳的应用主要存在以下问题：钢丝绳表面受高温影响，容易产生形变，从而导致钢丝绳断裂。然而，温度升高还会对钢丝绳的外保护层也起到老化的影响，配合紫外线对钢丝绳外保护层的老化效果更加严重，导致钢丝绳的耐磨性降低，并且随着外保护层老化内部结构裸露容易被腐蚀发生断裂。因此，设计一种对高温环境具有良好适用性的钢丝绳可以有效提高钢丝绳的使用寿命和使用范围。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种耐高温抗老化钢丝绳及其制备方法，所述钢丝绳针对在高温，紫外线强烈的恶劣环境进行优化，使其可以更加适应环境，延长钢丝绳老化时间，提升钢丝绳的使用寿命。
[0005]对此本专利技术提供了一种耐高温抗老化钢丝绳，包括一组合绳芯以及一外层股，所述外层股螺旋包捻所述组合绳芯，所述外层股外设置有一阻水层，所述阻水层外设置有一相变层，所述相变层外设置有一碳纤维层，所述碳纤维层外设置有一耐老化橡胶保护层。所述相变层包括若干加强筋和若干固相相变储热条，所述固相相变储热条的组分及其质量分数为：高密度聚乙烯20％～30％，线型低密度聚乙烯15％～20％，石蜡30％～35％，硅藻土3％～5％，苯乙烯
‑
丁二烯
‑
苯乙烯嵌段共聚物10％～15％，偶联剂1％～3％，氧化铝2％～4％。
[0006]优选的，所述耐老化橡胶保护层的组分及其质量分数为：乙烯
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丙烯酸酯橡胶10％～15％，丙烯酸酯橡胶30％～35％，顺丁橡胶28％～32％，天然橡胶10％～15％，硫化剂0.5％～1％，促进剂1％～3％，防老剂2％～4％，改性纳米水滑石3％～8％，炭黑4％～9％，硬脂酸1％～5％。
[0007]进一步优选的，所述改性纳米水滑石的制备方法为：采用紫外吸收剂取代水滑石层间阴离子的方式对水滑石改性，所述紫外吸收剂为2，3
‑
二羟基萘
‑6‑
磺酸钠DNSA,所述水
滑石为镁铝水滑石MgAl
‑
NO3‑
LDHs，通过将2，3
‑
二羟基萘
‑6‑
磺酸钠阴离子插入水滑石MgAl
‑
NO3‑
LDHs层间制得所述改性纳米水滑石MgAl
‑
DNSA
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LDHs。
[0008]进一步优选的，所述硫化剂为六亚甲基二胺氨基甲酸盐，所述促进剂为Vulcofac ACT 55。
[0009]进一步优选的，所述防老剂为N
‑
异丙基
‑
N'
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苯基对苯二胺。
[0010]优选的，所述组合绳芯包括一钢丝和若干芳纶纤维丝，所述芳纶纤维丝螺旋包捻所述钢丝。
[0011]优选的，所述外层股由若干根锰系磷化涂层钢丝组成。
[0012]优选的，所述阻水层由3～6层阻水纱包捻而成。
[0013]本专利技术还提供了一种耐高温抗老化钢丝绳的制备方法，制备步骤如下：
[0014]步骤1、固相相变储热条制备：按配方量准备各原料，将石蜡加热融化成液态石蜡备用，往密炼机中加入高密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、硅藻土、苯乙烯
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丁二烯
‑
苯乙烯嵌段共聚物和氧化铝，升温至130～140℃熔融共混10min；将液态石蜡加入密炼机继续共混5min；加入偶联剂共混15～20min后通过挤出机注射、冷却得到固定样式的固相相变储热条。
[0015]步骤2、耐老化橡胶保护层材料制备：
[0016](1)生胶塑炼预混：按比例称取天然橡胶和顺丁橡胶，使用开放式炼胶机塑炼天然橡胶，塑炼温度70～75℃，将辊距调至最小后对天然橡胶薄通成片，薄通8次后调节辊距至常规出片大小，加入顺丁橡胶打三角包10次后出片、冷却得到预混生胶。
[0017](2)一段混炼：将配方量的乙烯
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丙烯酸酯橡胶和丙烯酸酯橡胶投入到密炼机，密炼温度40℃，密炼5min后加入防老剂，硬脂酸，密炼温度提升至85℃密炼5min，保持温度不变继续加入预混生胶，改性纳米水滑石以及炭黑，混炼20min得到一段混炼胶。
[0018](3)冷却：将一段混炼胶取出并冷却至室温。
[0019](4)二段混炼：将冷却后的一段混炼胶重新加入密炼机，投入促进剂和硫化剂，密炼机转子转速控制为20转/分钟，搅拌5min后排出二段混炼胶，排胶温度为80℃。
[0020](5)开炼：将二段混炼胶置入开炼机，薄通并打6次三角包后出片得到预备胶。
[0021]步骤3、绳芯制备：将芳纶纤维长丝加捻形成芳纶纤维长丝纱，将若干芳纶纤维长丝纱加捻形成预定直径的芳纶纤维丝；以一根钢丝为芯，把若干芳纶纤维丝螺旋包捻住所述钢丝，合拢口处进行淋油处理，得到绳芯。
[0022]步骤4、合绳：取若干预定直径的锰系磷化涂层钢丝作为外层股，螺旋包捻住所述绳芯，通过分线盘排列好，经过预变形器装置再通过合拢口压紧，经过变形器消除股应力，进行预拉伸减少钢丝绳使用伸长量得到半成品钢丝绳。
[0023]步骤5、绳股外层制备：将所述半成品钢丝绳外包捻3～6层阻水纱并压紧得到阻水层；在阻水层外装配有若干间隔预定距离的加强筋，在加强筋之间放置固相相变储热条得到相变层；将碳纤维丝编织成具有一定厚度的碳纤维布，通过热压的方式固定在相变层外部使碳纤维布与加强筋形成紧密连接，从而得到碳纤维层；将所述预备胶涂覆在碳纤维层外，加压定型后冷却即可得到成品钢丝绳。
[0024]本专利技术具有如下有益效果：本专利技术通过对钢丝绳设置相变层和耐老化橡胶保护层，提高了钢丝绳对于高温条件，紫外线强等恶劣环境的适应性，防止钢丝绳在高温环境下
软化，容易形变，从而导致钢丝绳的力学性能大大下降，带来安全隐患。相变层内设置有若干固相相变储热条，相变储热的实质是依靠相变过程中的相变潜热来控制能量的吸收和释放,以此实现热能存储和温度调控的目的，固相相变主要依赖固
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固相变来实现储热。固
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固相变储热具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温抗老化钢丝绳，包括一组合绳芯以及一外层股，所述外层股螺旋包捻所述组合绳芯，所述外层股外设置有一阻水层，所述阻水层外设置有一相变层，所述相变层外设置有一碳纤维层，所述碳纤维层外设置有一耐老化橡胶保护层，其特征在于，所述相变层包括若干加强筋和若干固相相变储热条，所述固相相变储热条的组分及其质量分数为：高密度聚乙烯20％～30％，线型低密度聚乙烯15％～20％，石蜡30％～35％，硅藻土3％～5％，苯乙烯
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丁二烯
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苯乙烯嵌段共聚物10％～15％，偶联剂1％～3％，氧化铝2％～4％。2.根据权利要求1所述的耐高温抗老化钢丝绳，其特征在于，所述耐老化橡胶保护层的组分及其质量分数为：乙烯
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丙烯酸酯橡胶10％～15％，丙烯酸酯橡胶30％～35％，顺丁橡胶28％～32％，天然橡胶10％～15％，硫化剂0.5％～1％，促进剂1％～3％，防老剂2％～4％，改性纳米水滑石3％～8％，炭黑4％～9％，硬脂酸1％～5％。3.根据权利要求2所述的耐高温抗老化钢丝绳，其特征在于：所述改性纳米水滑石的制备方法为：采用紫外吸收剂取代水滑石层间阴离子的方式对水滑石改性，所述紫外吸收剂为2，3
‑
二羟基萘
‑6‑
磺酸钠DNSA,所述水滑石为镁铝水滑石MgAl
‑
NO3‑
LDHs，通过将2，3
‑
二羟基萘
‑6‑
磺酸钠阴离子插入水滑石MgAl
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NO3‑
LDHs层间制得所述改性纳米水滑石MgAl
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DNSA
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LDHs。4.根据权利要求2所述的耐高温抗老化钢丝绳，其特征在于：所述硫化剂为六亚甲基二胺氨基甲酸盐，所述促进剂为Vulcofac ACT 55。5.根据权利要求2所述的耐高温抗老化钢丝绳，其特征在于：所述防老剂为N
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异丙基
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N'
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苯基对苯二胺。6.根据权利要求1所述的耐高温抗老化钢丝绳，其特征在于：所述组合绳芯包括一钢丝和若干芳纶纤维丝，所述芳纶纤维丝螺旋包捻所述钢丝。7.根据权利要求1所述的耐高温抗老化钢丝绳，其特征在于：所述外层股由若干根锰系磷化涂层钢丝组成。8.根据权利要求1所述的耐高温抗老化钢丝绳，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高正凯，杨岳民，
申请(专利权)人：江苏赛福天钢索股份有限公司，
类型：发明
国别省市：